بهبود مشخصه هاي الكتريكي ترانزيستور MESFET با اعمال تغييرات ساختاري

Structural variations in MESFET for improving electrical characteristics

در اين مقاله، يك ساختار جديد از ترانزيستور اثر ميدان فلز-نيمه­ هادي كربيد سيليسيم ارائه مي­ شود. در ساختار پيشنهادي قسمت بالاي كانال در زير گيت از نيم­رسانا با چگالي ناخالصي خيلي كم و در كف كانال از نيم­رسانا با چگالي ناخالصي بالا استفاده شده است. مهمترين مشخصه­ هاي الكتريكي ترانزيستور پيشنهادي از قبيل ولتاژ شكست، جريان درين، ولتاژ آستانه، ميدان الكتريكي و خازن گيت شبيه­سازي و با اين مشخصه ­ها در ترانزيستور مرسوم مقايسه شده است. با توجه به نتايج شبيه سازي، ساختار پيشنهادي باعث كم شدن بيشينه ­ي ميدان الكتريكي در كانال و در نتيجه افزايش ولتاژ شكست از 127 ولت به 136.5 ولت نسبت به ساختار مرسوم مي ­شود. همچنين، ساختار جديد باعث افزايش 30 درصدي جريان اشباع درين نسبت به ساختار اوليه مي­ شود. چگالي ناخالصي بالا در كف كانال باعث شيفت منفي در ولتاژ آستانه در ترانزيستور ارائه شده مي ­شود. با توجه به نتايج به­دست آمده و افزايش جريان درين و ولتاژ شكست، ترانزيستور پيشنهادي مي ­تواند در كاربردهاي با توان بالاتر مورد استفاده قرار گيرد.

In this paper, a new structure of the SiC metal-semiconductor field effect transistor (SiC-MESFET) is presented. In the proposed structure of the upper part of the channel under the gate, a semiconductor with very low impurity density is used and at the bottom of the channel, a semiconductor with a high impurity density is used. The most important electrical characteristics of the proposed transistor such as breakdown voltage, drain current, threshold voltage, electric field and gate capacitor are simulated and compared with these characteristics in conventional transistor. According to the simulation results, the proposed structure reduces the maximum electric field in the channel and thus increases the breakdown voltage from 127 V to 136.5 V compared to the conventional structure. The new structure also increases the saturation drain current by 30% compared to the conventional structure. The high density of impurities in the channel bottom causes a negative shift in the threshold voltage in the provided transistor. According to the obtained results and increasing the drain current and the breakdown voltage, the proposed transistor can be used in high power applications.